Общие последствия для сообщества и не

Биология связи, том 6, Номер статьи: 565 (2023) Цитировать эту статью

1280 Доступов

33 Альтметрика

Подробности о метриках

Механизмы наследования многих признаков, опосредующих приспособленность, остаются плохо изученными, особенно у долгоживущих животных с длительным развитием. Используя 6123 образца мочи 170 диких шимпанзе, мы изучили влияние генетики, негенетических материнских эффектов и общих эффектов сообщества на изменение уровня кортизола, который является признанным предиктором выживаемости у приматов-долгожителей. Несмотря на доказательства постоянных индивидуальных различий в уровнях кортизола на протяжении многих лет, эффекты между группами были более влиятельными и внесли огромный вклад в вариации этого признака. Если сосредоточить внимание на внутригрупповых различиях, то негенетические материнские эффекты объясняют 8% индивидуальных различий в средних уровнях кортизола, что значительно больше, чем разница, обусловленная генетическими факторами, которые неотличимы от нуля. Эти материнские эффекты согласуются с первостепенной ролью общей среды в формировании физиологии. Для шимпанзе и, возможно, других видов с долгой историей жизни влияние сообщества и материнства представляется более важным, чем генетическое наследование, в формировании ключевых физиологических черт.

У позвоночных глюкокортикоиды (ГК), такие как кортизол, секретируемые через ось гипоталамо-гипофиз-надпочечники (ГГН), способствуют гомеостазу посредством опосредования метаболических, иммунных и поведенческих реакций на внутренние и внешние стрессоры1,2,3. Вследствие этой многогранной и динамичной роли регуляция активации оси HPA и секреции GC представляет широкий интерес для экологов и биологов-эволюционистов, стремящихся понять, как животные адаптируются к изменяющейся окружающей среде4,5,6,7. Несмотря на гибкость активности оси HPA в ответ на внешние и внутренние стимулы, многочисленные исследования демонстрируют устойчивые индивидуальные различия в активности оси HPA и реакции на стимулы окружающей среды8. Межиндивидуальные вариации в регуляции оси HPA связаны с вариациями иммунной функции и могут предсказать различия в результатах физической подготовки5,9,10,11. Например, как у бабуинов, так и у серых мышиных лемуров особи с постоянно повышенной активностью оси HPA имеют худшие результаты выживаемости и живут значительно короче, чем особи с более низкой активностью оси HPA9,12. Учитывая глубокие эффекты приспособленности индивидуальных различий в активности и регуляции оси HPA, понимание относительной роли генетики, опыта и окружающей среды в формировании этих фенотипов GC является ключом к расшифровке эволюции физиологической пластичности5,13.

Результаты исследований близнецов на людях показывают, что до 60% изменений уровня кортизола можно объяснить генетическими эффектами14,15,16,17. Хотя исследования близнецов на людях сыграли важную роль в выявлении генетической регуляции уровня кортизола, они часто ограничены из-за проблем, связанных с краткосрочным отбором проб18,19,20 и ограниченностью доступной информации о факторах индивидуального уровня и окружающей среды, которые могут смешиваются в оценках генетических эффектов в исследованиях на людях19,21,22. Там, где относительный вклад генов и окружающей среды оценивался в отношении изменений уровня кортизола или других факторов, связанных со здоровьем у людей, исследователи часто обнаруживают большее влияние общей семейной среды по сравнению с генетикой (например, ссылка 20). Однако эти исследования на людях до сих пор часто не могут определить, насколько эти семейные эффекты являются продуктом родительского влияния или макросреды, в которой находятся семьи, например, более широкой социально-экономической среды18,20,21,22.

Исследования на животных (далее – на животных) менее ограничены, чем большинство исследований на людях, поскольку исследователи могут либо использовать экспериментальные процедуры, например, перекрестное выкармливание, либо включать в свое моделирование соответствующие переменные окружающей среды, чтобы лучше учитывать общие экологические эффекты23,24,25, 26,27. Как и в вышеупомянутых исследованиях на людях, литература на животных предполагает, что генетическая наследственность играет явную роль в формировании фенотипов GC, при этом в этих исследованиях в среднем 30% вариаций в паттернах кортизола объясняются генетическими эффектами23,24,25,26. 27. Однако эта работа в основном сосредоточена на недолговечных видах23,24,26,27; (хотя см. ссылку 25). Таким образом, помимо исследований на людях, мы сравнительно мало знаем о том, как фенотипы GC возникают и сохраняются у других долгоживущих видов при длительной родительской заботе. Определение относительного вклада генетики, микроокружения родительских эффектов и более широкой социоэкологической макросреды в изменчивость фенотипов GC является важной темой эволюционной экологии. Это может помочь нам понять эволюцию длительного развития как адаптации жизненного цикла, а также важность негенетических родительских эффектов и пластичности в рамках этой расширенной онтогенетической фазы.